一种输电线路不同步风摆的相间最短距离算法制造技术
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种相间最短距离算法，特别是涉及一种输电线路不同步风摆的相间最短距离算法，属于输电线路设计领域。
技术介绍
长距离多回架空输电线路正常运行时，地线上感应出电压和电动势，由于过高的电压会造成地线的绝缘子闪络或者击穿，因此，各相导线需进行换位以平衡感应电压。然而，出现换位的档距内导线空间布置上交叉跨越，在大风作用下不同步摆动跳闸事故频繁发生，严重影响电网的安全运行。因此，研究分析导线的不同步风摆，对保障电网的安全运行、消除线路的安全隐患都有重要的意义。目前，国内通常选择将导线简化为单摆模型，在设计风速下采用静力学方法分析导线的风摆问题，均未考虑到风荷载的动态特性，从而影响了导线相间最短距离的准确判断，造成实际运行中出现因导线发生不同步摆动，导致架空输电线路相间最短距离不足发生跳闸故障。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供输电线路不同步风摆的相间最短距离算法，特别适用于导线空间布置上交叉跨越的换位档的输电线路。本专利技术所要解决的技术问题是克服传统的采用单摆模型在设计风速下采用静力学方法分析导线的风摆问题所存在的缺陷，提供能综合考虑动态风、输电线路档距以及导线参数等因素影响下的导线不同步风摆的动力学模型，从而实现适用性更好和精度更高的输电线路设计。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种输电线路不同步风摆的相间最短距离算法，包括以下步骤：1)以档距两端悬挂点为端点，建立架空输电线路导线模型；其中，导线的自重和承受的荷载沿输电线路方向均匀分布；2)模拟脉动风过程，确定作用在导线上任意一点的基本风荷载Pd和比载...
【技术保护点】
一种输电线路不同步风摆的相间最短距离算法，其特征在于，包括以下步骤：1)以档距两端悬挂点为端点，建立架空输电线路导线模型；其中，导线的自重和承受的荷载沿输电线路方向均匀分布；2)模拟脉动风过程，确定作用在导线上任意一点的基本风荷载Pd和比载γ4；3)取导线上单位质量元dm进行受力分析，确定合外力矩表达式，并应用刚体定轴转动定律分析风摆过程，再确定输电线路不同步风摆的动力学模型；4)利用改进欧拉法求解输电线路不同步风摆的动力学模型，计算出相间最短距离；并根据得到的相间最短距离结果，分析导线的相间最短距离的变化规律。
【技术特征摘要】
1.一种输电线路不同步风摆的相间最短距离算法，其特征在于，包括以下步骤：1)以档距两端悬挂点为端点，建立架空输电线路导线模型；其中，导线的自重和承受的荷载沿输电线路方向均匀分布；2)模拟脉动风过程，确定作用在导线上任意一点的基本风荷载Pd和比载γ4；3)取导线上单位质量元dm进行受力分析，确定合外力矩表达式，并应用刚体定轴转动定律分析风摆过程，再确定输电线路不同步风摆的动力学模型；4)利用改进欧拉法求解输电线路不同步风摆的动力学模型，计算出相间最短距离；并根据得到的相间最短距离结果，分析导线的相间最短距离的变化规律。2.根据权利要求1所述的一种输电线路不同步风摆的相间最短距离算法，其特征在于：所述步骤1)的以档距两端悬挂点为端点，建立架空输电线路导线模型，具体为，设A、B为两侧杆塔档距间的悬挂点、分别为低悬挂点A和高悬挂点B，两悬挂点之间的弧垂最低点为O；取低悬挂点A为坐标原点、x轴为顺线路方向、y轴为竖直方向，并设线路档距为l、高悬挂点B与低悬挂点A的高差为h；得导线上任意一点M的坐标位置为(x，y)，高悬挂点B的坐标位置为(l，h)；则建立的架空输电线路导线模型，其方程表达式为式(1)， y = 2 σ 0 γ s h γ x 2 σ 0 s h γ ( x - 2 a ) 2 σ 0 - - - ( 1 ) ]]>式(1)中，σ0为弧垂最低点O的轴向应力，γ为沿顺线路方向的均布比载，sh为双曲正弦函数，a为弧垂最低点O至坐标原点的水平距离；其中，弧垂最低点O至坐标原点的水平距离a的计算方程为式(2)， a = l 2 - σ 0 γ a r c s h h 2 σ 0 γ s h γ l 2 σ 0 - - - ( 2 ) ]]>则导线上任意一点M(x，y)的弧垂R计算方程为式(3)， R = h l x - y = h l x - 2 σ 0 γ s h γ x 2 σ 0 s h γ ( x - 2 a ) 2 σ 0 - - - ( 3 ) ]]>3.根据权利要求2所述的一种输电线路不同步风摆的相间最短距离算法，其特征在于：所述步骤2)的模拟脉动风过程是根据概率统计方法采用蒙特卡罗算法进行模拟，其中脉动风过程所采用的功率谱为Davenport谱或Simiu谱。4.根据权利要求3所述的一种输电线路不同步风摆的相间最短距离算法，其特征在于：所述步骤2)的导线上任意一点的基本风荷载Pd和比载γ4，两者的计算方程分别为式(4)和式(5)， P d = α f u s c S ρ [ v ( z ) + v ( t ) ] 2 2 sin 2 θ - - - ( 4 ) ]]> γ 4 = P d A ∫ l d l - - - ( 5 ) ]]>式(4)和式(5)中，αf为风速不均匀系数，usc为空气动力系数，S为导线的迎风面积，ρ为空气密度，v(z)为平均风速，v(t)为脉动风速，θ为风与线路方向的夹角，A为导线截面积；其中，脉动风速v(t)采用蒙特卡罗算法，其方程表达式为式(6)， v ( t ) = Σ j = 1 N a j c o s ( ω j t + φ j ) , j = ( 1 , 2 , ... , N ) - - - ( 6 ) ]]>式(6)中，aj为脉动风幅值，ωj为角速度、导线上每点的角速度相同，φj为脉动风初相角、在[0，2π]上随机分布，N为频率域等分数；当脉动风过程所采用的功率谱为Davenport谱，即通过选择的功率谱密度函数Sv(ω)来进一步确定式(6)中各变量，分别为式(7)和式(8)， a j 2 = 2 S v ( ω j ) Δ ω - - - ( 7 ) ]]> ω j = ω min + ( j - 1 2 ) Δ ω - - - ( 8 ) ]]>式(7)和式(8)中，ωmin为频率域中的最小值，Δω为频率域的步长；其中，频率域的步长Δω的计算方程为式(9)， Δ ω = ω m a x - ω min N - - - ( 9 ) ]]>式(9)中，ωmax为频率域中的最大值。5.根据权利要求4所述的一种输电线路不同步风摆的相间最短距离算法，其特征在于：所述步骤3)的取导线上单位质量元dm进行受力分析，确定合外力矩表达式，具体为，设导线在风摆过程中受到的三个力，分别为重力G、风力F和拉力T，因拉力力矩为零，所以质量元在摆动时的合外力矩等于重力和风力产生的力矩代数和，且在任一时刻两者力矩的方向均相反；则合外力矩表达式为式(10)，M＝MF-MG (10)式(10)中，M为合外力矩，MG为重力力矩，MF为风力力矩。6.根据权利要求5所述的一种输电线路不同步风摆的相间最短距离算法，其特征在于：所述步骤3)的应用刚体定轴转动定律分析风摆过程，具体为，若导线的风摆角为θ，则合外力矩、重力力矩、风力力矩的表达式分别为式(11)、式(12)、式(13)， M = I d ω d t = I d 2 θ dt 2 - - - ( 11 ) ]]> M G = ∫...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。